(57)【要約】【課題】  タイヤ・ホイール・アッセンブリとしての慣性モーメントを調整することによって、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズを低減する空気入りタイヤを提供する。【解決手段】  本発明に係る空気入りタイヤ１０は、ホイールのリム部に接触する一対のビード部２３を有し、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向けて、少なくともインナーライナー２６、カーカス層２２、第１ベルト層２４ａ，第２ベルト層２４ｂ及びトレッド部２１が配置される空気入りタイヤであって、インナーライナー２６とトレッド部２１との間に、比重が１．７〜２．９である慣性モーメント増加ゴム層２５を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールのリム部に接触する一対のビード部を有し、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向けて、少なくともインナーライナー、カーカス層、ベルト層及びトレッド部が配置される空気入りタイヤであって、
前記インナーライナーと前記トレッド部との間に、比重が１．７〜２．９である慣性モーメント増加ゴム層を備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記慣性モーメント増加ゴム層は、前記ベルト層と前記トレッド部との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記慣性モーメント増加ゴム層のタイヤ幅方向における幅は、前記ベルト層よりも狭いことを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記慣性モーメント増加ゴム層には、比重が２．７〜５．５である充てん材が用いられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記ビード部には、所定の有機繊維コードが用いられることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤと当該空気入りタイヤが組み付けられるホイールとから構成される“タイヤ・ホイール・アッセンブリ”の慣性モーメントを調整することよってロードノイズを低減させることができる空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の走行中に発生するロードノイズを低減する手法として、例えば、空気入りタイヤのトレッド部とベルト層との間に発泡ゴムや、硬度の低いゴムによって構成されるベースゴムを追加する手法が知られている（例えば、特許文献１，２）。
【特許文献１】特開平６−１５６０１６号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】特開平１０−４４７１４号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ロードノイズとは、路面の凹凸によって車両に装着されている空気入りタイヤが振動し、当該振動がサスペンションを伝播して車室に到達して騒音となるものであり、“固体伝播音”の一種である。
【０００４】
より具体的には、路面の凹凸によって発生した空気入りタイヤの振動は、空気入りタイヤが組み付けられているホイール〜車両のサスペンション〜車体〜車室へと伝播し、一般的な乗用車では、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズを車室内において発生させる。
【０００５】
さらに、空気入りタイヤが組み付けられているホイールは、車両が走行している際、路面と垂直な垂直線に対するホイールの縦方向中心線（赤道線）の傾き方向（以下、キャンバー方向）の振動を発生している。
【０００６】
このようなキャンバー方向におけるホイールの振動の抑制には、空気入りタイヤと当該空気入りタイヤが組み付けられるホイールとから構成される“タイヤ・ホイール・アッセンブリ”（以下、適宜ＴＷＡと省略する）としての慣性モーメントが重要なファクタになるとされている（例えば「有限要素モデルによるロードノイズのサスペンション振動解析」、自動車技術会学術講演会前刷集Ｎｏ．６５−００）。
【０００７】
そこで、本発明は、このような知見に鑑みてなされたものであり、タイヤ・ホイール・アッセンブリとしての慣性モーメントを調整することによって、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズを低減する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した知見に基づいて、発明者らは、タイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントとロードノイズの関係について分析した。この結果、タイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントを増加することによって、タイヤ・ホイール・アッセンブリが車両に装着された状態におけるキャンバー方向の振動が抑制され、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズを低減できることが判明した。
【０００９】
そこで、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、ホイール（ホイール１１）のリム部（リム部１１ａ）に接触する一対のビード部（ビード部２３）を有し、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向けて、少なくともインナーライナー（インナーライナー２６）、カーカス層（カーカス層２２）、ベルト層（第１ベルト層２４ａ，第２ベルト層２４ｂ）及びトレッド部（トレッド部２１）が配置される空気入りタイヤ（空気入りタイヤ１０）であって、前記インナーライナーと前記トレッド部との間に、比重が１．７〜２．９である慣性モーメント増加ゴム層（慣性モーメント増加ゴム層２５）を備えることを要旨とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、インナーライナーとトレッド部との間に、重量が大きい慣性モーメント増加ゴム層が備えられるため、タイヤ・ホイール・アッセンブリとしての慣性モーメントを増加させることができる。
【００１１】
すなわち、かかる特徴によれば、タイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントが増加するため、車両のキャンバー方向の振動が抑制され、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズが低減する。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記慣性モーメント増加ゴム層が、前記ベルト層と前記トレッド部との間に配置されることを要旨とする。
【００１３】
かかる特徴によれば、慣性モーメント増加ゴム層が、慣性モーメントの回転軸から極力離れた位置に配置されるため、重量の増加を抑制しつつ、効率的にタイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントを増加させることができる。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記慣性モーメント増加ゴム層のタイヤ幅方向における幅（慣性モーメント増加ゴム層幅Ｗｓ）が、前記ベルト層よりも狭いことを要旨とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、慣性モーメント増加ゴム層の幅がベルト層よりも狭いため、慣性モーメント増加ゴム層の耐久性の確保が容易となる。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至第３の特徴に係り、前記慣性モーメント増加ゴム層には、比重が２．７〜５．５である充てん材が用いられることを要旨とする。
【００１７】
かかる特徴によれば、充てん材の比重が２．７〜５．５であるため、慣性モーメントを増加させつつ加工（作業）が容易な慣性モーメント増加ゴム層を提供することができる。
【００１８】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１乃至第４の特徴に係り、前記ビード部には、所定の有機繊維コード（例えば、アラミド繊維コード）が用いられることを要旨とする。
【００１９】
かかる特徴によれば、ビード部の重量が軽量化されるため、慣性モーメント増加ゴム層を備えた場合においても、タイヤ・ホイール・アッセンブリ全体としての重量増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、タイヤ・ホイール・アッセンブリとしての慣性モーメントを調整することによって、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズを低減する空気入りタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（空気入りタイヤの構成）
次に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０の一部分解斜視図である。同図に示すように、空気入りタイヤ１０は、ホイール１１のリム部１１ａ（図１において不図示）に接触する一対のビード部２３を有している。なお、ビード部２３には、所定の有機繊維コードが用いられる。具体的には、ビード部２３を構成するビードコア２３ｃには、アラミド繊維コード（ケブラー）が用いられる。
【００２３】
また、空気入りタイヤ１０では、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向けて、インナーライナー２６、カーカス層２２、第１ベルト層２４ａ、第２ベルト層２４ｂ及びトレッド部２１が配置されている。なお、空気入りタイヤ１０は、第１ベルト層２４ａ及び第２ベルト層２４ｂの２層のベルト層を有しているが、当該ベルト層を補強するキャップ層をさらに備えてもよい。
【００２４】
また、第２ベルト層２４ｂとトレッド部２１との間には、慣性モーメント増加ゴム層２５が配置されている。慣性モーメント増加ゴム層２５は、その比重が、１．７〜２．９であり、空気入りタイヤ１０と、空気入りタイヤ１０が組み付けられるホイール１１（図１において不図示）とから構成される“タイヤ・ホイール・アッセンブリ”としての慣性モーメントを増加させ、ホイール１１が車両（不図示）のキャンバー方向の振動を抑制するものである。
【００２５】
より具体的には、本実施形態に係る慣性モーメント増加ゴム層２５は、タイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントの回転軸（例えば、タイヤ・ホイール・アッセンブリの回転軸）から極力離れた位置に配置され、重量の増加を抑制しつつ、タイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントを増加させる。
【００２６】
なお、慣性モーメント増加ゴム層２５には、比重が２．７〜５．５である充てん材（例えば、アルミナ）が用いられ、慣性モーメント増加ゴム層２５は、当該充てん材が充てんされたゴムを加硫することによって生成される。
【００２７】
次に、図２を参照して、タイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントの増加によって、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズが低減されるメカニズムについて簡単に説明する。
【００２８】
図２は、空気入りタイヤ１０と、空気入りタイヤ１０が組み付けられるホイール１１とから構成されるタイヤ・ホイール・アッセンブリのタイヤ幅方向断面、及びタイヤ・ホイール・アッセンブリが取り付けられる車両のサスペンション１００の概略構成を示した模式図である。
【００２９】
同図に示すように、空気入りタイヤ１０は、ホイール１１のリム部１１ａによって固定されている。また、ホイール１１のディスク部１１ｂは、車両（不図示）の車軸ハブ１０３に取り付けられている。
【００３０】
タイヤ・ホイール・アッセンブリは、車両の走行中、路面Ｒの凹凸などによって、キャンバー方向Ｄｃの振動を発生する。
【００３１】
ここで、キャンバー方向Ｄｃの振動とは、路面Ｒと垂直な垂直線Ｐに対するタイヤ・ホイール・アッセンブリの縦方向中心線（タイヤ赤道線ＣＬ）の傾き方向の振動である。このようなキャンバー方向Ｄｃの振動は、サスペンション１００を構成するダンパー１０１やロアアーム１０２を伝播し、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズを車室内において発生させる。
【００３２】
そこで、上述した慣性モーメント増加ゴム層２５を用いてタイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントを増加させれば、キャンバー方向Ｄｃの振動が抑制され、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズが低減するのである。
【００３３】
より具体的には、「有限要素モデルによるロードノイズのサスペンション振動解析」（自動車技術会学術講演会前刷集Ｎｏ．６５−００）に記載されているように、路面Ｒの凹凸によって発生する振動を伝播する振動系、つまり、空気入りタイヤ１０、ホイール１１及びサスペンション１００の等価質量が大きいほど振動のレベルが小さくなり、車両に伝播する振動が小さくなるのである。
【００３４】
なお、“１６０Ｈｚ帯域”とは、１４２〜１７９Ｈｚ（１／３オクターブバンド）の周波数をいい、空気入りタイヤ１０が装着される車両や、タイヤ・ホイール・アッセンブリ（ＴＷＡ）の重量、サイズなどによって変化することに留意されたい。例えば、サスペンション１００を含めた“振動系”としては、１６０Ｈｚ帯域からシフトし、１２５Ｈｚ帯域や２００Ｈｚ帯域がピーク周波数となる場合もあり得る。
【００３５】
図３は、上述した空気入りタイヤ１０のタイヤ幅方向の一部断面図である。同図に示すように、慣性モーメント増加ゴム層２５のタイヤ幅方向における幅である慣性モーメント増加ゴム層幅Ｗｓは、第１ベルト層２４ａの幅であるベルト層幅Ｗｂよりも狭くなっている。本実施形態では、空気入りタイヤ１０のサイズは、１９５／６５Ｒ１５であり、慣性モーメント増加ゴム層幅Ｗｓは、１２０ｍｍに設定されている。
【００３６】
また、慣性モーメント増加ゴム層２５の厚さである慣性モーメント増加ゴム層厚Ｈｓは、３．０ｍｍに設定されている。なお、慣性モーメント増加ゴム層厚Ｈｓは、周方向溝２７の溝底と第２ベルト層２４ｂとの距離であるベルト層〜溝底間距離Ｈｂ以下に設定される。
【００３７】
（比較評価）
次に、空気入りタイヤ１０の特性に関する比較評価の結果について説明する。
【００３８】
（１）重量の増加部位と慣性モーメントとの関係
表１は、タイヤ・ホイール・アッセンブリ（ＴＷＡ）の慣性モーメントを増加させるために重量を増加させた部位と、慣性モーメントの増加との関係などを取りまとめたものである。
【００３９】
なお、比較評価に関するデータは、以下に示す条件において測定されたものである。
【００４０】
・タイヤサイズ：  １９５／６５Ｒ１５
・ホイールサイズ：  ６ＪＪ×１５
・ホイール種別：  アルミホイール
・ホイールオフセット量：  ４５ｍｍ
・ＰＣＤ：  １１４．３ｍｍ（４穴）
・設定内圧：  ２１０ｋＰａ
・車両種別：  ＦＦ車（排気量１，６００ｃｃ）
【表１】
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【００４１】
表１に示すように、空気入りタイヤ１０のトレッド部の重量を増加させた場合、具体的には、図１及び図３に示したように慣性モーメント増加ゴム層２５を第２ベルト層２４ｂとトレッド部２１との間に配置した場合、ＴＷＡの慣性モーメントが最も増加（指数値１０７）するとともに、ＴＷＡ慣性モーメント（ｂ）／ＴＷＡ重量（ａ）によって示される数値も最も高くなる。
【００４２】
すなわち、重量を増加させた部位が、ＴＷＡの慣性モーメントの回転軸から極力離れた位置であるほど、効率的にＴＷＡの慣性モーメントを増加させることができる。
【００４３】
また、ＴＷＡの慣性モーメントを増加させつつ、ＴＷＡの重量の増加を抑制するためには、ビード部２３などを軽量化すればよい。本実施形態では、ビード部２３を軽量化するため、上述したようにビードコア２３ｃにアラミド繊維コードなど、所定の有機繊維コードが用いられる。なお、ＴＷＡの慣性モーメントを増加させつつ、ＴＷＡの重量の増加を抑制するためには、ビード部２３に限らず、他の部位（例えば、第１ベルト層２４ａ，第２ベルト層２４ｂまたはホイール１１）を軽量化してもよい。
【００４４】
（２）慣性モーメントと１６０Ｈｚ帯域のロードノイズとの関係
また、図４は、ＴＷＡの慣性モーメントと、車内音のピークレベル、つまり、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズとの関係を示している。
【００４５】
同図に示すように、ＴＷＡの慣性モーメントが増加するほど、車内音のピークレベルが低減している。具体的には、ＴＷＡの慣性モーメントが約１２．５％（図中の矢印Ａ２）増加することによって、車内音のピークレベルが約３ｄＢ（図中の矢印Ａ１）低下する。
【００４６】
なお、同図において、４．７ｋｇなどの数値は、ホイール１１の重量を示している。また、同図に示した車内音のピークレベルは、上述した比較評価の条件を満足する当該車両を６０ｋｍ／ｈの速度で粗面路を走行させながら、運転者の左耳位置において取得したものである。
【００４７】
（３）慣性モーメント増加ゴム層の充てん材
表２は、慣性モーメント増加ゴム層２５を構成するゴムに充てんされる充てん材（例）の特性、ＴＷＡの慣性モーメント及び１６０Ｈｚ帯域のロードノイズ（車内音）などの関係を示している。
【表２】
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【００４８】
表２に示すように、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズの改善度や加工性／作業性を考慮すると、当該充てん材としては、その比重が２．７〜５．５である、（ａ）炭酸カルシウム／クレー、（ｂ）酸化マグネシウム、（ｃ）酸化マグネシウム、（ｄ）アルミナ、（ｅ）酸化亜鉛を用いることが好ましい。なお、比重が２．７〜５．５であれば、表２に示す充てん材以外の充てん材を用いてもよい。
【００４９】
また、表２において、“充てん後比重”とは、ゴムと充てん材とを、ゴム：充てん材＝１：０．７の割合で充てんして加硫された慣性モーメント増加ゴム層２５の比重である。つまり、慣性モーメント増加ゴム層２５の比重としては、１．７〜２．９であることが好ましい。
【００５０】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態に係る空気入りタイヤ１０によれば、第２ベルト層２４ｂとトレッド部２１との間に、重量が大きい慣性モーメント増加ゴム層２５が備えられるため、タイヤ・ホイール・アッセンブリ（ＴＷＡ）としての慣性モーメントを増加させることができる。
【００５１】
すなわち、空気入りタイヤ１０によれば、ＴＷＡの慣性モーメントが増加するため、車両のキャンバー方向の振動が抑制され、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズが低減する。
【００５２】
また、空気入りタイヤ１０によれば、慣性モーメント増加ゴム層２５が、慣性モーメントの回転軸から極力離れた位置に配置されるため、重量の増加を抑制しつつ、効率的にＴＷＡの慣性モーメントを増加させることができる。
【００５３】
なお、ＴＷＡの慣性モーメントを増加させる手法として、トレッド部２１のタイヤ径方向の厚さを増加させることが考えられる。しかしながら、当該手法は、トレッド部２１の厚さが増加するほど、せん断剛性が低下し、車両の操縦安定性が著しく低下してしまう問題を惹起する。
【００５４】
さらに、空気入りタイヤ１０によれば、慣性モーメント増加ゴム層２５の幅が第１ベルト層２４ａ，第２ベルト層２４ｂよりも狭いため、慣性モーメント増加ゴム層２５の耐久性の確保が容易となる。
【００５５】
また、空気入りタイヤ１０によれば、慣性モーメント増加ゴム層２５を構成するゴムに充てんされる充てん材の比重が２．７〜５．５であるため、慣性モーメントの増加させつつ加工（作業）が容易な慣性モーメント増加ゴム層２５を提供することができる。
【００５６】
さらに、空気入りタイヤ１０によれば、アラミド繊維コードを用いることによってビード部２３の重量が軽量化されるため、慣性モーメント増加ゴム層２５を備えた場合においても、ＴＷＡ全体としての重量増加を抑制することができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５８】
例えば、上述した本発明の実施形態に係る空気入りタイヤ１０に備えられていた慣性モーメント増加ゴム層２５では、図３に示したように、タイヤ幅方向断面の形状が長方形であったが、図５（ａ）〜（ｂ）に示す慣性モーメント増加ゴム層３０ａ〜３０ｄの形状に変更することができる。
【００５９】
慣性モーメント増加ゴム層３０ａ〜３０ｄは、ホイール１１のオフセット量や、サスペンション１００のジオメトリ（キャンバー角など）に応じて、慣性モーメントの方向（回転軸）を変化させるために用いる。
【００６０】
また、上述した本発明の実施形態では、ビード部２３（ビードコア２３ｃ）には、アラミド繊維コードが用いられていたが、スチールコードなどであっても構わない。
【００６１】
さらに、上述した本発明の実施形態では、図３に示したように、慣性モーメント増加ゴム層幅Ｗｓは、ベルト層幅Ｗｂよりも狭く設定されていたが、慣性モーメント増加ゴム層幅Ｗｓは、ベルト層幅Ｗｂよりも広くても構わない。
【００６２】
また、上述した本発明の実施形態では、慣性モーメント増加ゴム層２５は、第２ベルト層２４ｂとトレッド部２１（周方向溝２７の溝底）との間に配置されていたが、慣性モーメント増加ゴム層２５は、インナーライナー２６とトレッド部２１（周方向溝２７の溝底）との間であれば、他の位置に配置しても構わない。
【００６３】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの一部分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るタイヤ・ホイール・アッセンブリ及び車両のサスペンションの概略構成を示した模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る車内音ピークレベルとタイヤ・ホイール・アッセンブリの慣性モーメントとの関係を示す図である。
【図５】本発明の変更例に係る慣性モーメント増加ゴム層のタイヤ幅方向断面の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…空気入りタイヤ、１１…ホイール、１１ａ…リム部、１１ｂ…ディスク部、２１…トレッド部、２２…カーカス層、２３…ビード部、２３ｃ…ビードコア、２４ａ…第１ベルト層、２４ｂ…第２ベルト層、２５…慣性モーメント増加ゴム層、２６…インナーライナー、２７…周方向溝、３０ａ〜３０ｄ…慣性モーメント増加ゴム層、１００…サスペンション、１０１…ダンパー、１０２…ロアアーム、１０３…車軸ハブ、ＣＬ…タイヤ赤道線、Ｐ…垂直線、Ｒ…路面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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